Was ist ein Lufteinspritzsystem?
Das Lufteinspritzsystem ist eine Schlüsseltechnologie zur Reduzierung von Abgasemissionen bei Verbrennungsmotoren. Es funktioniert, indem es frische Luft in die Abgasströme der Motoren einspeist, um unverbrannte Schadstoffe wie Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid (CO) zu oxidieren. Durch diese Luftzufuhr werden die Schadstoffe in weniger schädliche Verbindungen wie Wasser (H₂O) und Kohlendioxid (CO₂) umgewandelt. Ursprünglich wurde diese Technik entwickelt, um die Emissionsstandards effizient zu erfüllen und die Umweltbelastung zu verringern. Das System besteht aus mehreren Hauptkomponenten, darunter die Luftversorgungspumpe, der Luftverteiler, das Diverter-Ventil sowie das Luftprüfventil. Rudolf Diesel war einer der Pioniere dieser Technologie, die heute in verschiedenen Fahrzeugen und stationären Anlagen Anwendung findet, um die Verbrennung effizienter und emissionsärmer zu gestalten.
Diagramm des Lufteinspritzsystems
Das folgende Diagramm gibt einen Überblick über die wichtigsten Komponenten und den Fluss im Lufteinspritzsystem:
Wichtige Komponenten eines Lufteinspritzsystems
Luftversorgungspumpe
Die Luftversorgungspumpe wird üblicherweise durch die Kurbelwelle angetrieben und befindet sich an der Vorderseite des Motors. Sie saugt Frischluft durch einen externen Luftfilter an und leitet sie bei niedrigem Druck durch Schläuche zu den jeweiligen Abgasanschlüssen. Diese zusätzliche Luft fördert die Oxidation von unverbrannten Schadstoffen in den Abgasen, was die Emissionen deutlich reduziert.
Luftverteiler und Düsen
Zur Einspeisung der Luft in das Abgassystem, verwenden ältere Systeme meist zwei Methoden: entweder eine externe Luftzufuhr direkt in die Nähe jedes Abgasventils durch Injektionsröhrchen oder interne Luftkrümmer, die in Zylinderkopf oder Abgaskrümmer integriert sind. Bei größeren Motoren ist die Integration in den Zylinderkopf üblich, um eine gleichmäßige Verteilung der Luft zu gewährleisten.
Anti-Backfire-Ventil
Das Anti-Backfire-Ventil verhindert, dass die Flammen im Abgassystem unkontrolliert rückwärts in den Motor zurückgehen. Es arbeitet durch ein Vakuum, das bei der Verzögerung (z. B. bei Motorbremse) entsteht. Dieses Ventil schaltet während der Verzögerung die Luftzufuhr ab, um eine Rückzündung zu verhindern, die sonst den Schalldämpfer beschädigen könnte.
Ventil überprüfen
Ein Scheckventil, das in der Nähe des Luftkrümmers installiert ist, sorgt dafür, dass die Abgase nur in eine Richtung fließen. Es verhindert den Rückfluss von Abgasen in das Lufteinblas-System, was bei Ausfall der Pumpe oder erhöhtem Abgasdruck auftreten könnte. Bei Inline-Motoren ist meist ein einzelnes Ventil ausreichend, während bei V-Motoren mehrere installiert sind.
Zusätzliche Komponenten des sekundären Lufteinspritzsystems
- Luftfilter
- Sekundärluftpumpe
- Motorsteuergerät
- Steuerrelais
- Wechselventil
- Kombinationsventil
Arbeitsprinzip des Lufteinspritzsystems
Das System arbeitet, indem die Luftpumpe kontinuierlich Luft in das Diverter-Ventil fördert, solange der Motor läuft. Das Luft wird über das Auslöserventil, das Scheckventil, den Lufteinspritzverteiler und schließlich in den Abgasstrom eingespeist. Während des Kaltstarts oder bei niedrigen Temperaturen wird zusätzliche Luft in den Abgasstrom eingeleitet, um die Emissionen zu verringern, da der Katalysator bei niedrigen Temperaturen noch nicht optimal arbeitet. Das Auslöserventil reguliert den Luftstrom, um Rückkopplungen oder Rückzündungen zu vermeiden. Bei laufendem Betrieb sorgt die Luftzufuhr für eine vollständige Verbrennung der unverbrannten Schadstoffe und verbessert die Effizienz des Abgasreinigungssystems.
Vorteile und Nachteile des Lufteinspritzsystems
Vorteile
- Verbessert die Verbrennungsqualität durch bessere Sauerstoffzufuhr.
- Reduziert effektiv HC- und CO-Emissionen, was die Umwelt schont.
- Ermöglicht den Einsatz kostengünstigerer Kraftstoffe durch bessere Verbrennung.
- Verbessert die Effizienz des Katalysators, besonders bei kaltem Start.
- Erhöht den mittleren Verbrennungsdruck (BMEP), was zu höherer Leistung führt.
Nachteile
- Erfordert einen komplexen Mechanismus, einschließlich zusätzlicher Komponenten und Steuerungssysteme.
- Erhöht das Gesamtgewicht des Motors durch zusätzliche Bauteile.
- Der Energieverbrauch steigt, da der Kompressor und die Pumpe zusätzliche Leistung benötigen, was die Motorleistung leicht verringert.
- Regelmäßige Wartung ist notwendig, um die Funktionalität sicherzustellen.
Häufig gestellte Fragen (FAQs)
Was ist ein Lufteinspritzsystem?
Das Lufteinspritzsystem ist eine umweltfreundliche Technologie, bei der frische Luft in den Abgasstrom eines Motors injiziert wird, um die Verbrennung von unverbrannten Schadstoffen zu fördern und so die Emissionen deutlich zu reduzieren.
Was ist die Funktion des Luftinjektors?
Der Luftinjektor sorgt für die Zufuhr von Frischluft in den Abgasstrom, um die Oxidation schädlicher Gase zu beschleunigen. Er arbeitet in Zusammenhang mit der Steuerungselektronik, um die optimale Luftmenge zum richtigen Zeitpunkt zuzuführen und so die Emissionen zu minimieren.
Was passiert, wenn eine Luftinjektion ausfällt?
Ein Defekt im Lufteinblas-System führt meist zu erhöhten Emissionen, einer schlechteren Abgasqualität und kann die Funktion des Katalysators beeinträchtigen. Zudem kann es zu einer leichten Leistungsverschlechterung oder unruhigem Leerlauf kommen, ohne jedoch die Fahrsicherheit wesentlich zu beeinträchtigen.
Ist es schädlich, mit einer defekten Lufteinspritzpumpe zu fahren?
Der Betrieb mit einer defekten Pumpe ist nicht sofort gefährlich, kann aber langfristig zu erhöhten Schadstoffemissionen, einem ineffizienten Motorbetrieb und möglichen Schäden an anderen Komponenten führen. Es ist ratsam, das System bei ersten Anzeichen einer Fehlfunktion überprüfen und reparieren zu lassen.